머신 비전 광학 장치의 6가지 핵심 요소
머신 비전을 사용하는 대부분의 사람들처럼, 여러분은 아마도 다른 렌즈를 사용하면 비전 시스템으로부터 더 나은 검사 및 결함 감지 기능을 얻을 수 있을 것인가라는 의문을 가질 것입니다. 얼만큼의 투자가 필요할까요? 품질이 좋지만 저렴한 렌즈로 필요한 해상도를 얻을 수 있을까요? 이러한 질문들은 스마트 렌즈를 선택하는 데 있어 중요하고 필수적인 부분입니다.
첫 번째 할 일은 이미지 품질에 영향을 주는 기본적인 요소들을 숙지하는 것입니다. 이것은 비전 시스템의 성능을 극대화하는 데 도움이 됩니다.
다음은 6가지 핵심 요소입니다.
1. Field Of View: 검사 중인 개체에 대해 볼 수 있는 영역
시야(FOV)는 카메라 센서와 선택한 센서 간의 관계로 측정될 수 있습니다. 렌즈에는 밀리미터 단위로 초점 길이가 지정되어 있다는 사실을 잘 알고 있을 것입니다. 렌즈의 초점 길이는 시야의 각도를 알려줍니다. 물리학을 파고 들지 않더라도, 일반적으로 적용되는 규칙은 초점 길이가 길수록 시야각이 좁아지고 배율이 높아진다는 점입니다. 초점 길이가 짧을수록 시야각이 넓어지고 배율이 낮아집니다.
2. 작동 거리: 렌즈 전방에서 물체까지의 거리
렌즈 전방에서 검사할 부품 사이의 작동 거리는 애플리케이션에 따라 크게 다릅니다. 애플리케이션 내에 공간이 제한되었는지, 비전 시스템이나 센서를 부품 또는 특징에 가까이 장착해야 하는지? 아니면 비전 시스템의 물리적 배치가 보다 유연한지? 애플리케이션에 맞는 렌즈를 선택할 때 이러한 시나리오를 고려해야 합니다.
3. 해상도: 이미징 시스템이 물체 또는 특징의 디테일을 재현하는 기능
이미지 센서는 센서의 수평 및 수직 차원에서 다수의 픽셀로 나뉘고, 각 픽셀은 마이크로미터 단위의 특정 크기를 갖습니다. 이러한 사양을 사용해 센서의 해상도와 이것이 애플리케이션에 적합한지를 결정할 수 있습니다. 일반적으로 검사할 물체 또는 특징이 작을수록 더 많은 해상도가 필요합니다.
심도는 아주 특정 분야에서 중요한 매개변수가 될 수 있습니다. 예를 들어, 물류 환경의 바코드 판독 애플리케이션에서는 넓은 심도가 필요합니다. 왜냐하면 FOV 내의 물체가 종종 크기나 배율이 다르기 때문에 렌즈의 초점 포인트에 대해 다양한 작동 거리에 바코드를 배치해야 합니다.
이 개념과 관련된 렌즈 특성은 조리개 또는 렌즈의 입구가 해당되며, 이를 통해 빛이 카메라의 이미지 센서에 도달합니다. 조리개는 일반적으로 f 수치 또는 f 스톱으로 나타나며, 서로 다른 값이 주어진 초점 포인트에 대한 심도에 영향을 줍니다. 조리개가 작을수록(f 수치가 더 큼) 센서에 빛이 더 적게 들어가 결과적으로 심도가 커집니다. 조리개가 클수록(f 수치가 더 작음) 센서에 빛이 더 많이 들어가 결과적으로 심도가 얕아집니다.
이미지 센서는 1인치부터 ¼인치까지 다양한 크기로 공급됩니다.
원하는 FOV와 함께 이미지 센서의 수평 치수(mm 단위)를 사용해 애플리케이션에 필요한 일차 배율(PMAG)을 결정할 수 있습니다.
앞의 섹션에서 언급한 대로, 이미징 센서에는 렌즈의 시야각과 결과로 나타나는 이미지의 배율을 결정하는 초점 길이가 지정되어 있습니다. 이것을 일차 배율 또는 PMAG라고 합니다. 이미지 센서의 수평 치수와 원하는 FOV를 사용해 필요한 PMAG 값을 결정할 수 있고, 이는 애플리케이션에 맞는 렌즈를 선택하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 다음의 방정식을 사용할 수 있습니다.
